Paramagnetismus se týká vlastnosti určitých materiálů, které jsou slabě přitahovány k magnetickým polím. Při vystavení vnějšímu magnetickému poli se v těchto materiálech vytvoří vnitřní indukovaná magnetická pole, která jsou uspořádána ve stejném směru jako použité pole. Jakmile je aplikované pole odstraněno, materiály ztratí svůj magnetismus, protože tepelný pohyb náhodně orientuje elektronové rotace.
Materiály, které vykazují paramagnetismus, se nazývají paramagnetické. Některé sloučeniny a většina chemických prvků jsou za určitých okolností paramagnetické. Skutečné paramagnety však vykazují magnetickou susceptibilitu podle zákonů Curie nebo Curie-Weiss a projevují paramagnetismus v širokém teplotním rozsahu. Příklady paramagnetů zahrnují koordinační komplex myoglobin, komplexy přechodných kovů, oxid železa (FeO) a kyslík (O2). Titan a hliník jsou kovové prvky, které jsou paramagnetické.
Superparamagnety jsou materiály, které vykazují čistou paramagnetickou odezvu, přesto zobrazují feromagnetické nebo ferrimagnetické uspořádání na mikroskopické úrovni. Tyto materiály dodržují Curieho zákon, přesto mají velmi velké Curieho konstanty.
Ferrofluidy jsou příkladem superparamagnetů. Pevné superparamagnety jsou také známé jako mictomagnety. Slitina AuFe (zlato-železo) je příkladem mictomagnetu. Feromagneticky vázané klastry ve slitině zamrznou pod určitou teplotou.Jak Paramagnetismus funguje
Paramagnetismus je výsledkem přítomnosti alespoň jednoho nepárového elektron točit v materiálech atomy nebo molekuly. Jinými slovy, jakýkoli materiál, který má atomy s neúplně vyplněnými atomovými orbitaly, je paramagnetický. Otáčení nepárových elektronů jim dává magnetický dipólový moment. V podstatě každý nepárový elektron působí v materiálu jako malý magnet. Když je aplikováno vnější magnetické pole, spin elektronů se vyrovná s polem. Protože všechny nepárové elektrony se vyrovnávají stejným způsobem, je materiál přitahován k poli. Po odstranění vnějšího pole se otočení vrátí do své randomizované orientace.
Magnetizace přibližně následuje Curieho zákon, která uvádí, že magnetická citlivost χ je nepřímo úměrná teplotě:
M = χH = CH / T
kde M je magnetizace, χ je magnetická citlivost, H je pomocné magnetické pole, T je absolutní (Kelvinova) teplota a C je materiálově specifická Curieova konstanta.
Druhy magnetismu
Magnetické materiály lze označit za patřící do jedné ze čtyř kategorií: ferromagnetismus, paramagnetismus, diamagnetismus a antiferromagnetismus. Nejsilnější formou magnetismu je ferromagnetismus.
Feromagnetické materiály vykazují magnetickou přitažlivost, která je dostatečně silná, aby byla cítit. Feromagnetické a ferrimagnetické materiály mohou v průběhu času zůstat magnetizovány. Běžné magnety na bázi železa a magnety vzácných zemin vykazují feromagnetismus.
Na rozdíl od ferromagnetismu jsou síly paramagnetismu, diamagnetismu a antiferromagnetismu slabé. Při antiferromagnetismu se magnetické momenty molekul nebo atomů vyrovnávají podle vzoru, ve kterém soused elektrony se točí v opačných směrech, ale magnetické uspořádání mizí nad jistým teplota.
Paramagnetické materiály jsou slabě přitahovány k magnetickému poli. Antiferomagnetické materiály se stanou paramagnetickými nad určitou teplotou.
Diamagnetické materiály jsou slabě odpuzovány magnetickými poli. Všechny materiály jsou diamagnetické, ale látka není obvykle označena jako diamagnetická, pokud neexistují jiné formy magnetismu. Vizmut a antimon jsou příklady diamagnetů.